无线通信原理与应用-第一章 概述

1、1.5 本书内容安排本书内容安排1.4 移动通信基本技术移动通信基本技术1.3 常见的移动通信系统常见的移动通信系统1.2 移动通信系统的分类移动通信系统的分类 1.1 移动通信的主要特点移动通信的主要特点 1. 0 概述概述 1. 通信：通信： 信源和信宿间信息的传输和交换构成了通信信源和信宿间信息的传输和交换构成了通信 2. 分类分类 固定通信固定通信 通信通信 移动通信移动通信 3. 移动通信移动通信 通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在 某一非预定的位置上）进行信息传输和交换某一非预定的位置上）进行信息传输和交换这包括移动体（车辆、船舶、

2、飞机和行人）这包括移动体（车辆、船舶、飞机和行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信，（固定无线电台或有线用户）之间的通信，如图如图1-11-1所示。所示。 图图1-1 移动通信的范畴移动通信的范畴移动通信属于无线通信的范畴移动通信属于无线通信的范畴无线通信与移动通信无线通信与移动通信相同之处：都是依靠无线电波进行通信的相同之处：都是依靠无线电波进行通信的不同之处：（概念不同）不同之处：（概念不同）无线通信包含移动通信，但侧重于无线，无线通信包含移动通信，但侧重于无线，而移动通信更注重于移动性。而移动通信更注重于移动性。 1

3、.1 移动通信的主要特点移动通信的主要特点1.移动通信与固定通信移动通信与固定通信 固定通信（有线通信）固定通信（有线通信）: :其终端位置固定，传输其终端位置固定，传输 通过中继线路（包括光纤、铜缆、微波及卫星）进通过中继线路（包括光纤、铜缆、微波及卫星）进行。如目前广泛应用的公用交换电话网（行。如目前广泛应用的公用交换电话网（PSTNPSTN）特点：其网络配置是静态的，信道是封闭的，从而特点：其网络配置是静态的，信道是封闭的，从而传输特性是恒定、优质的。除非终端用户位置改变传输特性是恒定、优质的。除非终端用户位置改变（如搬迁）或业务变更，网络需重新配置，否则网（如搬迁）或业务变更，网络需重

4、新配置，否则网络无需改变配置。络无需改变配置。 移动通信：移动通信： 移动通信的终端是移动的，网络配移动通信的终端是移动的，网络配置是动态的，无线网络必须每隔很短的时间就置是动态的，无线网络必须每隔很短的时间就为用户重新配置一次，保证用户在移动时能实为用户重新配置一次，保证用户在移动时能实现漫游和无缝切换。现漫游和无缝切换。 无线网络提供给用户的带宽会受到无线网络提供给用户的带宽会受到射频带宽的限制。无线通信是开放的，固有的射频带宽的限制。无线通信是开放的，固有的多径传播和多径传播和/ /或终端移动会导致信号衰落现象，或终端移动会导致信号衰落现象，同时存在各种干扰和噪声，所有的移动通信技同时存

5、在各种干扰和噪声，所有的移动通信技术都是为了克服和消除这些影响，用以解决移术都是为了克服和消除这些影响，用以解决移动通信中信息传输的有效性、可靠性和安全性动通信中信息传输的有效性、可靠性和安全性问题。问题。 2.2.移动通信的主要特点移动通信的主要特点 （1 1）必须使用无线电波进行信息传播）必须使用无线电波进行信息传播u 无线电波允许通信中的用户在一定范围内自由无线电波允许通信中的用户在一定范围内自由活动不受位置束缚活动不受位置束缚u 但无线电波的传播特性一般很差。但无线电波的传播特性一般很差。 原因：原因：1.1.由于地形复杂，电波会产生弥散损耗由于地形复杂，电波会产生弥散损耗 ，发生，发

6、生“阴影效应阴影效应”，产生多径效应，产生多径效应 2. 2.在快速移动中引起多普勒（在快速移动中引起多普勒（DoppleDopple）频移，产生随机调频，电波传播特性发生快速的频移，产生随机调频，电波传播特性发生快速的随机起伏，严重影响通信质量。随机起伏，严重影响通信质量。（2 2）在复杂的干扰环境中运行）在复杂的干扰环境中运行邻道干扰，互调干扰，共道干扰，多址干扰邻道干扰，互调干扰，共道干扰，多址干扰远近效应远近效应（3 3）移动通信可以利用的频谱资源非常有限）移动通信可以利用的频谱资源非常有限, ,而而移动通信业务量的需求却与日俱增移动通信业务量的需求却与日俱增, ,如何提高通如何提高通

7、信系统的通信容量：信系统的通信容量：u开辟和启用新的频段开辟和启用新的频段u压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率u有限频谱的合理分配和有效管理有限频谱的合理分配和有效管理 （4 4）移动通信系统的网络结构多种多样，网络）移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须高效管理和控制必须高效根据通信地区的不同需要，移动通信网络根据通信地区的不同需要，移动通信网络可以组成带状（如铁路公路沿线）、面状（如可以组成带状（如铁路公路沿线）、面状（如覆盖一城市或地区）或立体状（如地面通信设覆盖一城市或地区）或立体状（如地面通信设施与中、低轨道卫星通信网络的综合系统

8、）等施与中、低轨道卫星通信网络的综合系统）等，可以单网运行，也可以多网并行并实现互连，可以单网运行，也可以多网并行并实现互连互通。为此，移动通信网络必须具备很强的管互通。为此，移动通信网络必须具备很强的管理和控制功能，诸如用户的登记和定位，通信理和控制功能，诸如用户的登记和定位，通信（呼叫）链路的建立和拆除，信道的分配和管（呼叫）链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密管理以及理，通信的计费、鉴权、安全和保密管理以及用户过境切换和漫游的控制等。用户过境切换和漫游的控制等。 （5 5）移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移）移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境

9、中使用。动环境中使用。手机：体积小、重量轻、省电、操作简单和携带手机：体积小、重量轻、省电、操作简单和携带方便。方便。车载台和机载台：操作简单，维修方便，保证在车载台和机载台：操作简单，维修方便，保证在震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。 1.2 1.2移动通信系统的分类移动通信系统的分类 1.1.移动通信不同的划分标准移动通信不同的划分标准（1 1）按使用对象：民用系统和军用系统）按使用对象：民用系统和军用系统 民用系统：注重高的通信质量、高频谱效率、低民用系统：注重高的通信质量、高频谱效率、低价格等价格等 军用系统：更强调高抗毁性和连通度

10、军用系统：更强调高抗毁性和连通度（2 2）按使用环境：陆地系统，海上通信和空中通信）按使用环境：陆地系统，海上通信和空中通信（3 3）按多址方式：频分多址（）按多址方式：频分多址（FDMAFDMA）、时分多址）、时分多址 （TDMATDMA）和码分多址（）和码分多址（CDMACDMA）, ,不同的多址方式不同的多址方式会影响到系统容量会影响到系统容量（4）按覆盖范围：广域网和局域网）按覆盖范围：广域网和局域网（5 5）按业务类型）按业务类型: :电话网，数据网和多媒体网电话网，数据网和多媒体网 1G 1G主要提供模拟语音业务，为电话网；主要提供模拟语音业务，为电话网； 2G 2G提供数字语音及

11、电路型低速数据业务，仍提供数字语音及电路型低速数据业务，仍为电话网为电话网; ; 2.5G2.5G开始提供分组数据业务开始提供分组数据业务; ; 3G 3G为多媒体网为多媒体网; ;（6 6）按工作方式）按工作方式; ;同频单工、异频单工、异频双工同频单工、异频单工、异频双工 和半双工和半双工（7） 按服务范围按服务范围:专用网和公用网专用网和公用网 专用网是根据某个部门或行业的特殊需求而专用网是根据某个部门或行业的特殊需求而建设的网络，供内部用户进行业务通信。建设的网络，供内部用户进行业务通信。 公用通信网是为满足一般公众通信需求而建公用通信网是为满足一般公众通信需求而建设的网络，由各运营商

12、经营，公众只要付费就可接设的网络，由各运营商经营，公众只要付费就可接入使用。入使用。（8 8）按信号形式）按信号形式: :模拟网和数字网模拟网和数字网 模拟网传输处理的是模拟信号模拟网传输处理的是模拟信号 数字网传输处理的为数字信号数字网传输处理的为数字信号 2. .通信工作方式类别通信工作方式类别（1）单工通信）单工通信:是指通信双方电台仅能交替地进行是指通信双方电台仅能交替地进行 收信和发信收信和发信同频单工同频单工异频单工异频单工 单工通信单工通信（点到点通信）（点到点通信）同频单工同频单工: :是指通信双方（见图是指通信双方（见图1-21-2中的电台甲和电中的电台甲和电台乙）使用相同的

13、频率（台乙）使用相同的频率（f f1 1）工作，发送时不接收，）工作，发送时不接收，接收时不发送。接收时不发送。优点优点: :电台设备简单、省电，只占用一个频道就可电台设备简单、省电，只占用一个频道就可实现双向语音传输。实现双向语音传输。缺点缺点: :是一方发送时另一方只能进行接收，是一方发送时另一方只能进行接收，图图1-21-2单工通信单工通信异频单工异频单工: :收发信机使用两个不同的频率分别进行发收发信机使用两个不同的频率分别进行发送和接收。例如，电台甲的发射频率及电台乙的接送和接收。例如，电台甲的发射频率及电台乙的接收频率为收频率为f f1 1，电台乙的发射频率及电台甲的接收频，电台乙

14、的发射频率及电台甲的接收频率为率为f f2 2。与同频单工相比：与同频单工相比：相同点：同一部电台的发射机与接收机依然是轮换相同点：同一部电台的发射机与接收机依然是轮换进行工作的，这一点是与同频单工相同的。进行工作的，这一点是与同频单工相同的。不同点：收发频率的异同。不同点：收发频率的异同。（2 2）双工通信（全双工通信）：）双工通信（全双工通信）： 是指通信双方可同时进行消息传输的工作方式是指通信双方可同时进行消息传输的工作方式频分双工（频分双工（Frequency Division DuplexFrequency Division Duplex，FDDFDD）FDDFDD中，电台甲到电台乙

15、和电台乙到电台甲的传输中，电台甲到电台乙和电台乙到电台甲的传输分别发生在由双工频率分离的不同频段上，图分别发生在由双工频率分离的不同频段上，图1-31-3所示为基于所示为基于FDDFDD的移动通信系统，图中，基站的发的移动通信系统，图中，基站的发射机和接收机分别使用一副天线，而移动台通过双射机和接收机分别使用一副天线，而移动台通过双工器共用一副天线。这种工作方式使用方便，同普工器共用一副天线。这种工作方式使用方便，同普通有线电话相似，接收和发射可同时进行。但是，通有线电话相似，接收和发射可同时进行。但是，在电台的运行过程中，不管是否发送，发射机总是在电台的运行过程中，不管是否发送，发射机总是工

16、作的，故电源消耗较大，这一点对用电池作电源工作的，故电源消耗较大，这一点对用电池作电源的移动台而言是不利的。为缓解这个问题，在一些的移动台而言是不利的。为缓解这个问题，在一些简易通信设备中可以采用半双工通信方式。简易通信设备中可以采用半双工通信方式。图图1-3 1-3 双工通（双工通（FDDFDD）时分双工（时分双工（Time Division DuplexTime Division Duplex，TDDTDD）TDDTDD中，电台甲到电台乙和电台乙到电台甲的传输时中，电台甲到电台乙和电台乙到电台甲的传输时分复用在同一载波上，轮流发送。此时，时间轴分复用在同一载波上，轮流发送。此时，时间轴被分

17、割为首尾相连的连续帧，而每一帧分为两部被分割为首尾相连的连续帧，而每一帧分为两部分，前一部分用于电台甲（或移动台）发送，后分，前一部分用于电台甲（或移动台）发送，后一部分一部分用于电台乙（或基站）发送，进而实现电台甲和乙用于电台乙（或基站）发送，进而实现电台甲和乙（移动台和基站）的双向通信。（移动台和基站）的双向通信。FDDFDD和和TDDTDD的比较：如图的比较：如图1-41-4所示，其中，基站向移动所示，其中，基站向移动台传输的方向称为下行（台传输的方向称为下行（DownlinkDownlink），而移动台），而移动台到基站的传输方向为上行（到基站的传输方向为上行（UplinkUplink

18、）。）。图图1-4 FDD1-4 FDD和和TDDTDD的比较的比较（3 3）半双工通信）半双工通信 半双工通信的组成与图半双工通信的组成与图1-31-3相似，移动台相似，移动台 采用单工的采用单工的“按讲按讲”方式，即按下按讲开方式，即按下按讲开 关，发射机才工作，而接收机总是工作的。关，发射机才工作，而接收机总是工作的。 基站的工作情况与双工方式完全相同。基站的工作情况与双工方式完全相同。3.3.数字通信系统的主要优点数字通信系统的主要优点（1 1）频谱利用率高，有利于提高系统容量）频谱利用率高，有利于提高系统容量采用高效的信源编码技术、高频谱效率的数字调制采用高效的信源编码技术、高频谱效

19、率的数字调制解调技术、先进的信号处理技术和多址方式以及高解调技术、先进的信号处理技术和多址方式以及高效动态资源分配技术等，可以在不增加系统带宽的效动态资源分配技术等，可以在不增加系统带宽的条件下增加系统同时通信的用户数。条件下增加系统同时通信的用户数。（2 2）能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性）能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性 数字系统传输的是数字系统传输的是“1 1”、“0 0”形式的数字信号。形式的数字信号。语音、图像、音乐或数据等数字信息在传输和交换语音、图像、音乐或数据等数字信息在传输和交换设备中的表现形式都是相同的，信号的处理和控制设备中的表现形式都是相同的，信号的处

20、理和控制方法也是相似的，因而用同一设备来传送任何类型方法也是相似的，因而用同一设备来传送任何类型的数字信息都是可能的。利用单一通信网络来提供的数字信息都是可能的。利用单一通信网络来提供综合业务服务正是未来通信系统的发展方向。综合业务服务正是未来通信系统的发展方向。（3 3）抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强）抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强这些优点有利于提高信息传输的可靠性，或者这些优点有利于提高信息传输的可靠性，或者说保证通信质量。采用纠错编码、交织编码、自适说保证通信质量。采用纠错编码、交织编码、自适应均衡、分集接收以及扩频技术等，可以控制由任应均衡、分集接收以及扩频技术等，可以控制由任

21、何干扰和不良环境产生的损害，使传输差错率低于何干扰和不良环境产生的损害，使传输差错率低于规定的阈值。规定的阈值。（4 4）能实现更有效、灵活的网络管理和控制）能实现更有效、灵活的网络管理和控制 数字系统可以设置专门的控制信道来传输信令信数字系统可以设置专门的控制信道来传输信令信息，也可以把控制指令插入到业务信道的比特流息，也可以把控制指令插入到业务信道的比特流中，进行控制信息的传输，因而便于实现多种可中，进行控制信息的传输，因而便于实现多种可靠的控制功能。靠的控制功能。（5 5）便于实现通信的安全保密。）便于实现通信的安全保密。（6 6）可降低设备成本以及减小用户手机的体积）可降低设备成本以及

22、减小用户手机的体积 和重量。和重量。4.4.传输承载业务类别传输承载业务类别 语音通信：对传输时延比较敏感语音通信：对传输时延比较敏感, ,但对分组丢失但对分组丢失率具有宽松的容忍度率具有宽松的容忍度, ,通话前需要花时间建立连接通话前需要花时间建立连接 数据通信：与语音通信要求相反数据通信：与语音通信要求相反移动通信网络分类的示意图移动通信网络分类的示意图 1.3 常见移动通信系统常见移动通信系统1.1.无线电寻呼系统：是一种单向通信系统。无线电无线电寻呼系统：是一种单向通信系统。无线电寻呼系统的用户设备是袖珍式接收机，俗称寻呼系统的用户设备是袖珍式接收机，俗称“BBBB机机”。图。图l-6

23、l-6所示为无线电寻呼系统的组成。其中，寻所示为无线电寻呼系统的组成。其中，寻呼控制中心与市话网相连，市话用户要呼叫某一寻呼控制中心与市话网相连，市话用户要呼叫某一寻呼用户时，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心的呼用户时，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要代传的消息，话务员记录所要寻找的用户号码及要代传的消息，并自动地在无线信道上发出呼叫。这时，被呼用户并自动地在无线信道上发出呼叫。这时，被呼用户的袖珍接收机会发出呼叫声，井能在液晶屏上显示的袖珍接收机会发出呼叫声，井能在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简要消息。如有必要，被呼主呼用户的电话号码及简要消息。如有必要

24、，被呼用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。 无线电寻呼系统虽然是单向传输系统，通话双无线电寻呼系统虽然是单向传输系统，通话双方不能直接利用它对话，但由于袖珍接收机小巧玲方不能直接利用它对话，但由于袖珍接收机小巧玲珑、价格低廉、携带方便，倍受用户欢迎，开创了珑、价格低廉、携带方便，倍受用户欢迎，开创了基于终端个人通信的基础。目前，无线寻呼业务已基于终端个人通信的基础。目前，无线寻呼业务已被蜂窝短信业务所取代。被蜂窝短信业务所取代。图图1-6 1-6 无线电寻呼系统示意图无线电寻呼系统示意图2.2.蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统早期早期- -大区制：在其覆

25、盖区域中心设置大功率的发大区制：在其覆盖区域中心设置大功率的发射机，采用高架天线把信号发送到整个覆盖地区（射机，采用高架天线把信号发送到整个覆盖地区（半径可达几十千米）。这种系统的主要矛盾是它同半径可达几十千米）。这种系统的主要矛盾是它同时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足不了移动通信业务迅速增长的需要。不了移动通信业务迅速增长的需要。现代现代- -小区制：把整个服务区域划分成若干个较小小区制：把整个服务区域划分成若干个较小的区域，各小区均用小功率的发射机（即基站发射的区域，各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样

26、布满任意形状机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样布满任意形状的服务地区，如图的服务地区，如图1-71-7（b b）所示。像纽约这样大的）所示。像纽约这样大的城市不再只用一个发射机，而是将城市划分为许多城市不再只用一个发射机，而是将城市划分为许多小的覆盖区域小的覆盖区域蜂窝。蜂窝。 图图1-7 1-7 大区制覆盖与小区制覆盖大区制覆盖与小区制覆盖同道干扰：当相邻小区使用相同的频道时，会发生同道干扰：当相邻小区使用相同的频道时，会发生相互干扰。相互干扰。频率空间再用：把若干相邻的小区按一定的数目划频率空间再用：把若干相邻的小区按一定的数目划分成区群（分成区群（ClusterCluster），并把可供使

27、用的无线频道），并把可供使用的无线频道分成若干个（等于区群中的小区数）频率组，区群分成若干个（等于区群中的小区数）频率组，区群内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组，在其他区群相应的小区中还可以再用。的频率组，在其他区群相应的小区中还可以再用。如图如图l-8l-8所示。频率空间再用是蜂窝通信网络解决所示。频率空间再用是蜂窝通信网络解决用户增多而被有限频谱制约的重大突破。用户增多而被有限频谱制约的重大突破。 图图l-8 l-8 蜂窝系统的频率空间再用蜂窝系统的频率空间再用干扰的强弱与蜂窝间的距离与蜂窝半干扰的强弱与蜂窝间的距离与蜂窝半径的

28、比值有关径的比值有关, ,蜂窝的半径决定于发射机的蜂窝的半径决定于发射机的功率，它是由系统工程师控制的。功率，它是由系统工程师控制的。一般来说，小区越小（频率组不变），一般来说，小区越小（频率组不变），单位面积可容纳的用户数越多，即系统的频单位面积可容纳的用户数越多，即系统的频率利用率越高，但相邻区群中使用相同频率率利用率越高，但相邻区群中使用相同频率的小区之间的同道干扰越强。的小区之间的同道干扰越强。小区分裂：当小区所支持的用户数达到饱和小区分裂：当小区所支持的用户数达到饱和时，可以将这些小区进一步分裂，以适应持时，可以将这些小区进一步分裂，以适应持续增长的业务需求续增长的业务需求蜂窝结构是

29、为解决所有未来的频谱分配的蜂窝结构是为解决所有未来的频谱分配的匮乏而提出的一种强有力的系统概念。匮乏而提出的一种强有力的系统概念。其核心思想是其核心思想是: :通过频率空间再用来突破频通过频率空间再用来突破频率限制，借助复用和小区分裂，制造无线频谱的率限制，借助复用和小区分裂，制造无线频谱的一种一种“反应堆反应堆”，允许通过适当的频谱分配产生，允许通过适当的频谱分配产生真正无限的容量。真正无限的容量。图图l-9l-9所示为蜂窝移动通信系统的示意图。所示为蜂窝移动通信系统的示意图。图中图中7 7个小区构成一个区群，小区编号代表不同个小区构成一个区群，小区编号代表不同的频率组。小区与移动交换中心（

30、的频率组。小区与移动交换中心（MSCMSC）相连。）相连。MSCMSC在网中起控制和管理作用，对所在地区已注在网中起控制和管理作用，对所在地区已注册登记的用户实施频道分配、建立呼叫、频道切册登记的用户实施频道分配、建立呼叫、频道切换、提供系统维护和性能测试，并存储计费信息换、提供系统维护和性能测试，并存储计费信息等。等。MSCMSC是移动通信网和公共电话交换网的接口单元，是移动通信网和公共电话交换网的接口单元，既保证网中移动用户之间的通信，又保证移动用既保证网中移动用户之间的通信，又保证移动用户和有线用户之间的通信。户和有线用户之间的通信。图图1-9 1-9 蜂窝移动通信系统的示意图蜂窝移动通

31、信系统的示意图越区切换越区切换: :当移动台从一个小区进入另一相邻当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这一过程称为越区切换。小区，这一过程称为越区切换。控制机理如下：当通信中的移动台到达小区控制机理如下：当通信中的移动台到达小区边界时，该小区的基站能检测出此移动台的信号正边界时，该小区的基站能检测出此移动台的信号正在逐渐变弱，而邻近小区的基站能检测出该移动台在逐渐变弱，而邻近小区的基站能检测出该移动台的信号正在逐渐变强，

32、系统收集来自这些有关基站的信号正在逐渐变强，系统收集来自这些有关基站的检测信息，进行判决，当需要实施越区切换时，的检测信息，进行判决，当需要实施越区切换时，就发出相应的指令，使正在越过边界的移动台将其就发出相应的指令，使正在越过边界的移动台将其工作频率和无线链路从离开的小区切换到进入的小工作频率和无线链路从离开的小区切换到进入的小区。区。图图1-10 1-10 越区切换示意图越区切换示意图蜂窝移动通信系统的发展历程蜂窝移动通信系统的发展历程 ：蜂窝移动通信系统从蜂窝移动通信系统从2020世纪世纪8080年代开始商用以来年代开始商用以来，发展速度超乎寻常，已经发展到了第四代，其，发展速度超乎寻常

33、，已经发展到了第四代，其发展历程如图发展历程如图1-111-11所示。所示。 图图1-11 1-11 移动通信发展历程移动通信发展历程（1 1）第一代移动通信系统）第一代移动通信系统模拟蜂窝系统模拟蜂窝系统基于基于FDMAFDMA，主导业务为语音。，主导业务为语音。典型的系统有北美的典型的系统有北美的AMPSAMPS（高级移动电话系统）（高级移动电话系统）、欧洲的、欧洲的NMTNMT（北欧移动通信系统）和英国的（北欧移动通信系统）和英国的TACSTACS（全接入通信系统）。（全接入通信系统）。 表表1-11-1 几种模拟蜂窝移动通信系统几种模拟蜂窝移动通信系统系统名称AMPS（美国）TACS（

34、英国）NMT（北欧）C-450（德国）NTT（日本）NMT-450NMT-900无线频段/MHz收发间隔/MHz频带宽度/MHz频率间隙/kHz90045252309004525225450104.52259004525212.5450104.42208005525212.5发射功率/W基站车台手机4030.61004100.61.65015225，6，1.562201525.511小区半径/km市区郊区271020141542021022523510语音调制方式FMFMFMFMFMFM数字信令调制方式及速率FSK10kbit/sFSK8kbit/sFSK1.2kbit/sFSK1.2kbit

35、/sFSK5.28kbit/sFSK2.4kbit/s（2 2）第二代移动通信系统）第二代移动通信系统以数字传输、以数字传输、 TDMATDMA和和CDMACDMA为主体技术为主体技术其主导业务为语音和短信，此外，还可传送中、其主导业务为语音和短信，此外，还可传送中、低速数据业务，如传真和分组数据等低速数据业务，如传真和分组数据等全球商用的第二代蜂窝标准共有四种，包括基于全球商用的第二代蜂窝标准共有四种，包括基于TDMATDMA的欧洲的的欧洲的GSMGSM（全球移动通信系统）、北美的（全球移动通信系统）、北美的D-AMPSD-AMPS、日本的、日本的PDCPDC（个人数字蜂窝系统）以及基（个人

36、数字蜂窝系统）以及基于于CDMACDMA的北美的的北美的IS-95IS-95。表表1-21-24 4种数字蜂窝系统的主要参数种数字蜂窝系统的主要参数参数欧洲GSM/DCD美国日本PDCD-AMPSIS-95工作频段/MHz890915935960171017851805188082484986989419008248498698948108269409561429145314771501射频间隔/kHz20030125050接入方式TDMA/FDMATDMA/FDMACDMA/FDMATDMA/FDMA与现有模拟系统的兼容能力无有有有每频道业务信道数816366136（3 3）第三代移动通信系

37、统）第三代移动通信系统55中技术标准中技术标准国际电信联盟（国际电信联盟（ITUITU）在）在20002000年年5 5月召开的全球无线月召开的全球无线电大会（电大会（WRC-2000WRC-2000）上正式批准了第三代移动通信）上正式批准了第三代移动通信系统系统IMT-2000IMT-2000（International Mobile International Mobile Telecommunication 2000Telecommunication 2000）的无线接口技术规范建）的无线接口技术规范建议（议（IMT-RSCPIMT-RSCP）两种两种TDMATDMA技术：技术：SC-T

38、DMASC-TDMA（美国的（美国的UMC-136UMC-136）和）和MC-MC-TDMATDMA（欧洲的（欧洲的EP-DECTEP-DECT）。）。三种三种CDMACDMA技术：技术：MC-CDMAMC-CDMA（即（即 CDMA2000CDMA2000），），DS-DS-CDMACDMA（即（即WCDMAWCDMA）和）和CDMA TDDCDMA TDD（包括（包括TD-SCDMATD-SCDMA和和UTRA TDDUTRA TDD）三种三种CDMACDMA技术成为主流标准：技术成为主流标准：u欧洲的欧洲的WCDMAWCDMAu北美的北美的CDMA2000CDMA2000u中国的中国的T

39、D-SCDMATD-SCDMA这三种这三种CDMACDMA技术分别受到两个国际标准化组织技术分别受到两个国际标准化组织3GPP3GPP（3rd Generation Partnership Project3rd Generation Partnership Project）和）和3GPP23GPP2的支持：的支持：3GPP3GPP负责负责WCDMAWCDMA和和TD-SCDMATD-SCDMA的标准化的标准化工作，分别称为工作，分别称为3GPP FDD3GPP FDD和和3GPP TDD3GPP TDD；而；而3GPP23GPP2负负责责CDMA2000CDMA2000的标准化工作。的标准化工

40、作。表表1-31-3三种三种3G3G主流标准的技术特征主流标准的技术特征各项指标WCDMATD-SCDMACDMA2000扩频及多址类型单载波直接序列扩频CDMA直接序列扩频时分同步CDMA多载波和单载波直接序列扩频最小带宽/MHz51.61.25码片速率/Mchip/s3.841.281.2288帧长/ms1010（两5ms子帧）20语音编码器AMRAMR可变速率声码器调 制方式上行HPSKQPSKQPSKQPSK或8PSKHPSKQPSK下行双工方式FDDTDDFDD基站同步异步（不需GPS）同步（主从同步）同步（需GPS） 第四代移动通信系统第四代移动通信系统网络业务数据化、分组化，网络

41、业务数据化、分组化，网络技术宽带化、智能化，更高的频段，更有效的网络技术宽带化、智能化，更高的频段，更有效的利用频率，各种网络趋于融合利用频率，各种网络趋于融合 表表1-41-4IMT-AdvancedIMT-Advanced、LTE R8(3.9G)LTE R8(3.9G)及及LTE R10(LTE-Advanced)LTE R10(LTE-Advanced)的需求的需求各项指标IMT-AdvancedLTER8LTER10传输带宽/MHz至少40最多20最多100峰 值 频 谱 效 率/bit/s/Hz上行156.7516416.0(30.0)*8.1(16.1)*下行延迟/ms控制平面低

42、于100低于10504.9504.9用户平面*值是44的天线配置，括号内为88的值*值是22的天线配置，括号内为44的值移动通信标准的演进路线如图移动通信标准的演进路线如图1-131-13所示。所示。3.3.无绳电话系统无绳电话系统简单的无绳电话机是把普通的电话单机分成简单的无绳电话机是把普通的电话单机分成座机和手机两部分，座机与有线电话网连接，手座机和手机两部分，座机与有线电话网连接，手机与座机之间用无线电连接，这样允许携带手机机与座机之间用无线电连接，这样允许携带手机的用户在一定范围内自由活动时进行通话。我国的用户在一定范围内自由活动时进行通话。我国模拟无绳电话系统采用模拟无绳电话系统采用

43、45MHz/48MHz45MHz/48MHz频段。频段。图图1-15 无绳电话示意图无绳电话示意图表表1-51-5几种无绳电话的主要参数几种无绳电话的主要参数性能日本（邮政省标准）美国（FCC标准）欧洲（CEPT标准）频段/MHz手机发基站发253.8625254.9625380.2125381.312549.83049.99046.61046.970914.0125914.9875959.0125959.9875频道间隔/kHz12.520/4025频道数目8818/940发社功率/mW101010频道共用方式多频道单频道多频道语音调制方式FMFMFM控制信号副载波FM单音副载波FM4.4.

44、集群移动通信系统集群移动通信系统 （1 1）主要采用频率共用技术）主要采用频率共用技术 移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某一个频道，而是在按下其一个频道，而是在按下其“按讲开关按讲开关”（PTTPTT）时，）时，才能占用一个频道，一旦松开才能占用一个频道，一旦松开PTTPTT，频道将被释放，频道将被释放，变成空闲频道，并允许其他用户占用该频道。变成空闲频道，并允许其他用户占用该频道。 （2 2）传统的集群通信系统采用半双工通信方式，）传统的集群通信系统采用半双工通信方式， 即基站以双工方式工作，移动台以异频单工即基站以双工方式工作，移动台以异频单工

45、方式工作。方式工作。 考虑到调度通信具有通话时间短的特点，因考虑到调度通信具有通话时间短的特点，因此集群通信系统都具有通话限时功能。此集群通信系统都具有通话限时功能。 （3 3）集群系统主要以无线用户为主，即以调度台）集群系统主要以无线用户为主，即以调度台 与移动台之间的通话为主与移动台之间的通话为主 （4 4）集群系统与蜂窝通信系统在技术上有很多相似）集群系统与蜂窝通信系统在技术上有很多相似之处，但在主要用途、网络组成和工作方式上有很之处，但在主要用途、网络组成和工作方式上有很多差异。多差异。 u集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业中间进

46、行调度和指挥，对网中的不同用户常个行业中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间通信，动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间通信，一般不分优先等级；一般不分优先等级；u集群通信系统根据调度业务的特征，通常具有一集群通信系统根据调度业务的特征，通常具有一定的限时功能。一次通话的限定时间大约为定的限时功能。一次通话的限定时间大约为151560s60s，可根据业务情况调整。蜂窝通信系统对通信时间一可根据业务情况调整。蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。般不进行限制。u集群通

47、信系统的主要业务是无线用户之间的通信，集群通信系统的主要业务是无线用户之间的通信，蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务。在集群通信系统中也允许有一定的无的通话业务。在集群通信系统中也允许有一定的无线用户与有线用户之间的通话业务，但一般只允许线用户与有线用户之间的通话业务，但一般只允许这种话务量占总业务量的这种话务量占总业务量的5%5%10%10%。u集群通信系统一般采用半双工（现在已有全双工集群通信系统一般采用半双工（现在已有全双工产品）工作方式，因而，一对移动用户之间进行通产品）工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，因而一对移动用户之间进行通信，必须工作方式，因而一对移动用户之间进行通信，必须占用两对频道。占用两